一種用于5g高密度網絡的虛擬小區形成方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于5G高密度網絡的虛擬小區形成方法，屬于無線通信技術領域。本發明在給定每個用戶速率要求下，通過不同的閾值判斷，為每個用戶選擇服務的RRH集合，從而使整個系統的可達和速率最大。與現有技術相比，本發明綜合考慮了單用戶場景和給定每個用戶服務RRH個數這兩種不足，提出了復雜度較低的基于不同閾值的虛擬小區形成方案。
【專利說明】
一種用于5G高密度網絡的虛擬小區形成方法
技術領域
[0001] 本發明涉及5G網絡架構領域，尤其涉及一種用于5G高密度網絡的虛擬小區形成方 法。
【背景技術】
[0002] 小區虛擬化技術是中興通訊發布2015年十大無線新技術之一。該技術是解決邊界 效應的關鍵，其核心思想是"以用戶為中心"提供服務。對于傳統基站而言，繼續縮小室外部 署小區的半徑是不現實的，原因在于較高的切換頻率和巨大的傳輸開銷。
[0003] 傳統的蜂窩網絡中，每個用戶均由指定的單個基站服務，因此不存在基站協作的 問題。但是，在高密度網絡中，系統需要為每個用戶分配多個接入節點，從而進行有效地協 作通信。所以，如何為每個用戶選擇接入節點對整個系統的性能有著至關重要的作用。
[0004] 虛擬小區打破了以"蜂窩小區"為中心的傳統移動接入網理念，轉變為完全以"用 戶為中心"的接入網絡，即每個接入網絡的用戶都擁有一個與用戶相關的"虛擬小區"。該虛 擬小區由用戶周邊的幾個接入節點組成，接入節點之間相互協作，共同服務該用戶。當用戶 在移動時，該虛擬小區包含的接入節點發生動態變化，但虛擬小區標識ID保持不變，因此在 用戶移動過程中并不會發生切換，大大減少了越區切換帶來的開銷。
[0005] 在已有的工作中，Hong Ren等人提出了根據用戶與不同接入節點之間的距離，為 用戶選擇接入節點的方案，即用戶選擇與其距離最近的接入節點，使得系統能量效率最大。 Jie Xu等人根據用戶與不同接入節點之間的信道范數，為其選擇接入節點的方案，即在給 定的用戶的服務節點個數的前提下，用戶選擇指定個數的具有最大信道范數的接入節點。
[0006] 但是上述兩種方案均存在一定的局限性。前者只考慮了單個用戶的場景，并且將 信道信息簡化為只與距離相關的大尺度衰落信息。后者提出的方案只能在給定每個用戶的 服務節點個數時使用。
【發明內容】
[0007] 發明目的：本發明針對現有技術存在的問題，提供一種用于5G高密度網絡的虛擬 小區形成方法。
[0008] 技術方案:本發明所述的用于5G高密度網絡的虛擬小區形成方法，包括以下步驟：
[0009] S1、獲取網絡中用戶k和接入節點m之間的信道矩陣^, k，將迭代次數η設為1;其中， A· e /C= , m e Λ4 = {1.2···· 卜Μ表示網絡中接入節點的總個數，Κ表示網絡中 用戶的總個數；
[0010] S2、初始化第η次迭代時用戶k的用戶閾值戶f，并計算信道矩陣的F范數最大值 Val;其中，Ai G /C :
[0011] S3、對于接入節點' e 判斷是否2 c :若是，則將接入節點m*加入至用 戶k的服務節點集合Μ中，并令= ;其中，
[0012] S4、計算用戶k的速率Rk，M C:，并判斷Rk是否大于等于用戶要求速率Rreq;若否，則 爲"+1) =(0 + /(1/2，并返回步驟S3;若是，則結束，集合形成用戶k的虛擬小區。
[0013] 進一步的，所述信道矩陣Hm,k的計算公式為：
[0015]式中，a- eGV(〇，l)是多天線信道系數，n = 1，…，Ντ，〇ΛΓ(0，1)表示均值為0,方差 為1的復高斯分布，Ντ表示接入節點配備的發射天線的總根數，
表示大尺度衰落。
[0016] 進一步的，所述接入節點為射頻拉遠單元。
[0017] 進一步的，所述步驟S2中初始化閾值為疋" =0.5。
[0018]進一步的，所述步驟S4中的用戶k的速率Rk的計算公式為：
[0020] 式中，pm,k為接入節點m的發射功率，<為高斯白噪聲的方差。
[0021] 有益效果:本發明與現有技術相比，其顯著優點是:本發明提出了一種基于閾值判 斷的虛擬小區形成方案。該方案的復雜度較低，易于實現，可以在較低復雜度情形下為每個 用戶選擇接入節點集合，使其可達數據速率達到指定要求。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本實施例的網絡結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 本實施例的網絡圖如圖1所示，接入節點選用射頻拉遠單元(RRH)，系統中具有Μ個 RRH，Κ個移動用戶和一個中央處理器單元。所有RRH通過高速鏈路(光纖等)連接至中央處理 器，移動用戶與RRH之間進行無線通信。RRH只負責傳輸數據，不進行數據處理。技術方法中 所需要數據處理，都在中央處理器進行。步驟S1中的需要的信道信息可以由每個用戶反饋 給RRH，進而傳送至中央處理器，然后中央處理器根據具體步驟進行處理，最終為每個用戶 確定RRH服務集合，將該信息通過光纖等高速鏈路傳送至每個RRH，再通過無線信道發送給 每個用戶。
[0024]其中，每個RRH配備單根發射天線，還有Κ個單天線移動用戶和Ν個子信道。用 >?={1,2〃·;Μ}表示所有RRH的編號集合，所有子信道編號構成的集合為Λ__'= ….Λ]， 所有用戶編號構成的集合為1= {1，2，···，Ι}，為用戶k提供服務的所有RRH的編號集合記為 入V。假設每個用戶的RRH服務集合給定且記| |=岣4 Μ |= Μ。因此為用戶k服務的 天線數是礴=竓^RHm與用戶k之間的信道矩陣記為H e C1~，可以表示為
[0026]其中，氣& e (W(0，l)，n = 1,···，Ντ是多天線信道系數，^7是大尺度衰落（包括路 徑損耗和陰影衰落）。
[0027]用戶k的接收信號為
[0029]其中，pm,k為RRHm的發射功率，xk為用戶k的傳輸符號并且E[.i Vrf ] = 1 _為零均值 方差4的高斯白噪聲。假設不同用戶的傳輸符號和接收端加性噪聲相互獨立。用戶k的信干 噪比為
[0031] 用戶k的可達數據速率為Rk= l〇g( 1+ γ k)。
[0032] 該問題可以表述為：
[0036]其中，req為每個用戶可達數據速率的指定要求。
[0037]具體而言，上述問題是通過為每個用戶選擇RRH服務集合，使每個用戶的可達數據 速率達到指定要求。選擇的方案可以用數學表述為：
[0039]其中，&e(〇，i]為用戶k選擇方案的閾值，用來表示相對信道增益。具體而言，當 RRHm至用戶k的信道矩陣F范數與所有RRH至該用戶的信道矩陣F范數的最大值之間的比值 大于等于閾值&時，就選擇RRHm作為用戶k的服務集合中的元素。
[0040]因此，針對上述問題，采用一下虛擬小區形成方法，具體包括以下步驟：
[0041 ] S1、獲取網絡中用戶k和接入節點m之間的信道矩陣Hm, k，將迭代次數η設為1;其中， k (Ξ /C= {1,, m € Λ4 = - 〇
[0042] S2、初始化第n次迭代時用戶k的用戶閾值貞f.，并計算信道矩陣的F范數最大值 Val;其中
[0043] S3對于接入節點?τιΓ € Λ4,.判斷是否2 4、若是，則將接入節點nf加入至用戶 k的服務節點集合·Η中，并令= Μ >3。
[0044]
左G尺:。別=·Μ ; {m*}表示將m*從集合別中刪除。
[0045] S4、計算用戶k的速率RkJ e尤，并判斷Rk是否大于等于用戶要求速率Rreq;若否，則 #Λ+?)=(0 +及f)/2，.并返回步驟S3;若是，則結束，集合形成用戶k的虛擬小區。
[0046]其中，用戶k的速率Rk的計算公式為：
[0048] 式中，pm,k為接入節點m的發射功率，K為高斯白噪聲的方差。
[0049] 以上所揭露的僅為本發明一種較佳實施例而已，不能以此來限定本發明之權利范 圍，因此依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的范圍。
【主權項】
1. 一種用于5G高密度網絡的虛擬小區形成方法，其特征在于該方法包括以下步驟： 51、 獲取網絡中用戶k和接入節點m之間的信道矩陣Hm,k，將迭代次數η設為1;其中， /V e /C= m e Λ4 = 卜M表示網絡中接入節點的總個數，K表示網絡中 用戶的總個數； 52、 初始化第η次迭代時用戶k的用戶閾值於f，并計算信道矩陣的F范數最大值Val;其 中，G_ C 53、 對于接入節點G 判斷是否Li 2 /f1 ;若是，則將接入節點V加入至用戶k的 服務節點集合?中，并令M >*丨；其中54、 計算用戶k的速率Rk，冗，并判斷Rk是否大于等于用戶要求速率Rreq;若否，則 允"+1>=(0 +成")/2,并返回步驟S3;若是，則結束，集合形成用戶k的虛擬小區。2. 根據權利要求1所述的用于5G高密度網絡的虛擬小區形成方法，其特征在于:所述信 道矩陣Hm,k的計算公式為：式中，^^(O，1)是多天線信道系數，11=1，"_，階，〇/"(0，1)表示均值為0，方差為1 的復高斯分布，Nt表示接入節點配備的發射天線的總根1!示大尺度衰落。3. 根據權利要求1所述的用于5G高密度網絡的虛擬小區形成方法，其特征在于:所述接 入節點為射頻拉遠單元。4. 根據權利要求1所述的用于5G高密度網絡的虛擬小區形成方法，其特征在于:所述步 驟S2中初始化閾值為/?"1 =0.5。5. 根據權利要求1所述的用于5G高密度網絡的虛擬小區形成方法，其特征在于:所述步 驟S4中的用戶k的速率Rk的計算公式為：式中，pm,k為接入節點m的發射功率，<為高斯白噪聲的方差。
【文檔編號】H04W16/20GK106028364SQ201610542301
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月11日
【發明人】陳明, 施建鋒
【申請人】東南大學